蒸发浓缩工艺_展示

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蒸 发,浓 缩,概 述,蒸发设备,多效蒸发器,节能措施,一,概 述,将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为,蒸发,。,定义：,蒸发操作的目的：,获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品。,脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程,去除杂质。,（一）基本概念,利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特性使两者实现分离。,（二）蒸发流程,稀溶液（料液）经过预热加入蒸发器。蒸发器的下部是由许多加热管组成的加热室，在管外用加热蒸汽加热管内的溶液，并使之沸腾汽化，经溶缩后的完成液从蒸发器底部排出。蒸发器的上部为蒸发室，汽化所产生的蒸汽在蒸发室及其顶部的除沫器中将其中夹带的液沫易于分离，然后送往冷凝器被冷凝而除去。,一,概 述,加热溶液使溶剂汽化,蒸发器,不断除去气化的蒸发溶剂,冷凝器,通常采用冷凝的方式将二次蒸汽排除。,水蒸气,热源,水蒸气,蒸发时,蒸汽,加热蒸汽,二次蒸汽,蒸发流程的两个必要的组成部分：,二次蒸汽,溶剂,S,溶质,A,（不挥发）,溶剂,S,加热,一,概 述,（三）蒸发操作的特点,溶液的沸点升高：由于不挥发溶质的存在，溶液的蒸气压低于同温度下纯溶剂的蒸气压。因此，在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点，这种现象称为溶液的沸点升高。溶液的沸点升高导致蒸发的,传热温度差的降低,。,能耗较大：蒸发操作所汽化的溶剂量较大，需要消耗大量的加热蒸气。因此需要考虑热量的利用的问题。,溶液特性：有些物料浓缩时易于结晶，结垢；有些热敏性物料由于沸点升高更易于变性；有些则具有较大的粘度或较强的腐蚀性，等等。需要根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备。,一,概 述,（四）蒸发操作的分类,多效蒸发,：,若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。,1.,按二次蒸气的利用情况分：,单效蒸发和多效蒸发,单效蒸发,：,将二次蒸气不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸发操作。,一,概 述,2.,按操作室压力分：,常压、加压、减压（真空）蒸发,常压蒸发,：,设备简单，操作方便，可采用敞口设备，二次蒸汽 可直接排放在大气中，但会造成大气污染，适用于临时性或小批量的生产。,加压蒸发,：,可提高二次蒸汽的温度，有利于二次蒸汽的利用，但要求加热蒸汽的压力较高。,优点：,(1),传热温度差,t,m,；,(2),可利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽 ；,(3),可防止热敏性物料变质或分解 ；,(4),沸点温度低，减少热损失。,缺点：,真空装置，需消耗动力和增加设备,适用于处理热敏性物料。,减压蒸发,：,沸点低,一,概 述,3.,按操作过程是否连续分,:,间歇蒸发，连续蒸发,间歇蒸发,:,一次加料最终,X,1,出料或连续加料 维持液面，,X,1,一次出料。,溶液浓度和沸点随时间改变，为不稳定操作，适于小规模，多品种的场合。,连续蒸发,:,稳定操作，适于大规模的生产过程。,一,概 述,二蒸发,浓缩,设备,辅助设备,蒸发器,加热室,分离室,除沫器（汽液分离器）,冷凝器,真空装置,蒸发设备,用来进行蒸发的设备主要是,蒸发器,和,冷凝器,蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化，并移去，由加热室和分离室两部分组成。,冷凝器与蒸发器的分离室相通，其作用是将产生的水蒸汽冷凝而除去。,按加热室的结构和操作时溶液的流动情况，分为两大类：,循环型,和,单程型,(,不循环,),。,（一）蒸发器的型式与结构,特点：溶液在蒸发器中循环流动，,溶液在蒸发器内停留时间长，溶液浓度接近于完成液浓度。,（一）循环型蒸发器,由于引起循环运动的原因不同，分为,自然循环型,和,强制循环型,两类。,自然循环型,：,强制循环型,：,依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动,。,由于溶液受热程度不同产生密度差引起。,二蒸发,浓缩,设备,.,中央循环管,式,式,(,标准式,),蒸发器,加热蒸汽：加热室管束,环,环隙内,溶液：加热室管束,及,及中央循环,管,管内，受热,时,时，由于中,央,央循环管单,位,位体积溶液,受,受热面小，,使,使得溶液形,成,成由中央循,环,环管下降，,而,而由其余加,热,热管上升的,循,循环流动。,中央循环管,料液,加热蒸汽,优点：溶液循环好,；,；传热效率,高,高；结构紧,凑,凑、制造方,便,便、操作可,靠,靠,缺点：循环速度低,；,；溶液粘度,大,大、沸点高,；,；不易清洗,适于处理结,垢,垢不严重、,腐,腐蚀性小的,溶,溶液,二蒸发,浓缩,设备,2.,悬筐式蒸发,器,器,加热室像个,筐,筐，悬挂在,蒸,蒸发器壳体,的,的下部，可,由,由顶部取出,。,。加热蒸汽,由,由壳体上部,进,进入加热室,，,，在管间放,热,热加热管内,溶,溶液使其上,升,升，而沿悬,筐,筐外壁与蒸,发,发器内壁间,环,环隙通道向,下,下循环流动,。,。,优点：,溶液循环速,度,度高，改善,了,了管内结,构,构情况,传热速率较,高,高,缺点：,设备费高,占地面积大,加热管内溶,液,液滞留量大,适于处理易结垢,，,，有晶体析,出,出的溶液,二蒸发,浓缩,设备,3 .,外热式蒸发,器,器,优点：,降低了整个,蒸,蒸发器的高,度,度，便于清,洗,洗和更换；,循环速度较,高,高，使得对,流,流传热系数,提,提高；,结垢程度小,。,。,这种蒸发器,将,将加热室与,分,分离室分开,，,，采用较长,的,的加热管。,适于处理易,结,结垢、有晶,体,体析出、处,理,理量大的溶,液,液,二蒸发,浓缩,设备,4.,列文蒸发器,特点是在加热室,上,上部设置沸,腾,腾室，加热,室,室中的溶液,因,因受到附加,液,液柱的作用,，,，必须上升,到,到沸腾室才,开,开始沸腾，,这,这样避免了,溶,溶液在加热,管,管中结垢或,析,析出晶体。,优点：,流动阻力小,循环速度高,传热效果好,加热管内不,易,易堵塞,缺点：,设备费高,厂房高，耗,用,用金属多,适于处理有晶体,析,析出或易结,垢,垢的溶液,二蒸发,浓缩,设备,5.,强制循环型,蒸,蒸发器,在加热室设,置,置循环泵，,使,使溶液沿加,热,热室方向,以,以较高的速,度,度循环流动,。,。,优点：,循环速度高,晶体不易粘,结,结在加热管,壁,壁,对流传热系,数,数高,缺点：,动力消耗大,对泵的密封,要,要求高,加热面积小,适于处理粘度大,，,，易结垢、,有,有晶体析出,的,的溶液。,二蒸发,浓缩,设备,（二）单程,型,型,(,膜式,),蒸发器,溶液在蒸发,器,器中的停留,时,时间很短，,因,因而特别适,用,用于热敏性,物,物料的蒸发,；,；,整个溶液的,浓,浓度，不象,循,循环型那样,总,总是接近于,完,完成液的浓,度,度，因而这,种,种蒸发器的,有,有效温差较,大,大。,溶液在蒸发,器,器中只通过,加,加热室一次,，,，不作循环,流,流动。溶液,通,通过加热室,时,时，在管壁,上,上呈膜状流,动,动，故习惯,上,上又称为液,膜,膜式蒸发器,。,。,用于热敏性,、,、高粘性、,易,易结垢产品,的,的浓缩、蒸,馏,馏或提纯。,优点：,二蒸发,浓缩,设备,适于处理蒸,发,发量较大的,稀,稀溶液，热,敏,敏性和易生,泡,泡沫的溶液,；,；,不适于浓度,高,高、粘度大,、,、有晶体析,出,出溶液的蒸,发,发。,1.,升膜蒸发器,原理：溶液预热到,接,接近沸点时,由,由蒸发器底,部,部送入，进,入,入加热管时,立,立即受热沸,腾,腾汽化，溶,液,液在高速上,升,升的二次蒸,汽,汽带动下，,沿,沿管壁边呈,膜,膜状向上流,动,动边蒸发。,到,到达分离室,后,后，完成液,与,与二次蒸汽,分,分离后由分,离,离室底部排,出,出。,二蒸发,浓缩,设备,2 .,降膜蒸发器,溶液预热后,由,由加热室顶,部,部加入，经,管,管端的液体,分,分布器均匀,分,分配在各加,热,热管内，在,重,重力作用下,沿,沿管内壁呈,膜,膜状向下流,动,动，并进行,蒸,蒸发。汽液,混,混合物从管,下,下端流出，,在,在分离器内,进,进行汽液分,离,离后完成液,由,由分离室底,部,部排出。,适于处理：浓度,高,高、粘度较,大,大,（,0.05,0.45,Pa,s,）,的溶液。,不适于处理：易结,晶,晶、结垢的,溶,溶液。,二蒸发,浓缩,设备,这类蒸发器,操,操作的关键是设置良好,的,的液体分布,器,器，以保证,溶,溶液均匀成,膜,膜和防止二,次,次蒸汽从加,热,热管顶部穿,出,出。,二蒸发,浓缩,设备,3 .,升降膜式,蒸,蒸发器,蒸发器由升,膜,膜管束和降,膜,膜管束组合,而,而成，蒸发,器,器的底部封,头,头内有一隔,板,板，将加热,管,管束分成两,部,部分。溶液,由,由升膜管束,底,底部进入，,流,流向顶部，,然,然后从降膜,管,管束流下，,进,进入分离室,，,，得到完成,液,液。,适于处理浓缩过,程,程中粘度变,化,化大的溶液,、,、厂房有限,制,制的场合,预热室,升膜加热室,降膜加热室,二蒸发,浓缩,设备,4.,刮板薄膜式,蒸,蒸发器,溶液由蒸发,器,器上部沿切,线,线方向加入,，,，在重力和,旋,旋转刮板带,动,动下，在加,热,热管内壁上,形,形成旋转下,降,降的液膜，,在,在下降过程,中,中通过接收,加,加热管外加,热,热蒸汽夹套,中,中蒸汽冷凝,热,热量而被不,断,断蒸发，底,部,部得到完成,液,液，二次蒸,汽,汽上升至顶,部,部经分离器,后,后进入冷凝,器,器。,缺点：结构复杂，,动,动力消耗大,，,，传热面积,小,小，处理能,力,力低。,适于处理易结晶,、,、易结垢、,高,高粘度的溶,液,液,它是在加热,管,管内部安装,一,一可旋转的,搅,搅拌刮板，,刮,刮板端部与,加,加热管内壁,间,间隙固定在,0.75,1.5mm,之间，依靠,刮,刮板的作用,使,使溶液成膜,状,状分布在加,热,热管内壁面,上,上。,二,蒸,蒸发,浓缩,设备,1.,直接,加,加热,蒸,蒸发,器,器（,浸,浸没,燃,燃烧,式,式）,优点,：,：结构,简,简单,，,，不,需,需要,固,固定,的,的传,热,热面,，,，热,利,利用,率,率高,适于处理,易,易结,垢,垢、,易,易结,晶,晶或,有,有腐,蚀,蚀性,的,的溶,液,液。,不适,于,于处理,不,不能,被,被燃,烧,烧气,污,污染,及,及热,敏,敏性,的,的溶,液,液。,（三,）,）其,它,它蒸,发,发器,将一,定,定比,例,例的,燃,燃烧,气,气与,空,空气,直,直接,喷,喷入,溶,溶液,中,中，,燃,燃烧,气,气的,温,温度,可,可高,达,达,1200,1800,，由,于,于气,、,、液,间,间的,温,温度,差,差大,，,，且,气,气体,对,对溶,液,液产,生,生强,烈,烈的,鼓,鼓泡,作,作用,，,，使,水,水分,迅,迅速,蒸,蒸发,，,，蒸,出,出的,二,二次,蒸,蒸汽,与,与烟,道,道气,一,一同,由,由顶,部,部排,出,出。,二,蒸,蒸发,浓缩,设备,2.,螺旋,管,管蒸,发,发器,在螺,旋,旋加,热,热管,中,中，,要,要被,蒸,蒸发,的,的液,体,体从,顶,顶部,流,流向,底,底部,，,，同,时,时，,沸,沸腾,膜,膜与,蒸,蒸汽,并,并流,流,流动,，,，由,于,于加,热,热管,当,当然,螺,螺旋,形,形状,，,，在,中,中等,高,高度,的,的设,备,备中,可,可以,容,容纳,很,很长,的,的管,子,子，,经,经过,很,很长,的,的管,道,道流,动,动中,产,产生,的,的蒸,汽,汽对,液,液膜,施,施加,一,一个,很,很高,的,的剪,切,切力,。,。为,此,此，,弯,弯曲,的,的螺,旋,旋管,将,将引,起,起二,次,次流,，,，二,次,次流,被,被施,加,加在,沿,沿管,轴,轴的,流,流动,上,上，,这,这此,作,作用,可,可促,进,进湍,流,流并,强,强化,高,高粘,情,情况,下,下的,热,热传,递,递。,适用,于达,到,到高,浓,浓度,和,和高,粘,粘度,。,。为,获,获得,高,高的,蒸,蒸发,比,比，,这,这类,蒸,蒸发,器,器在,高,高温,度,度差,下,下和,单,单程,操,操作,。,。,二,蒸,蒸发,浓缩,设备,1.,并流,流,流程,又称,为,为顺,流,流加,料,料加,料,料流,程,程，,是,是工,业,业上,最,最常,见,见的,加,加料,模,模式,。,。,（一,）,）多,效,效蒸,发,发流,程,程,蒸汽,流,流动,方,方向,：,：,1,2,3,溶液,流,流动,方,方向,：,：,1,2,3,料液,可,可自,动,动流,入,入下,一,一效,，,，无,需,需泵,输,输送,；,；,溶,液,液会,发,发生,闪,闪蒸,而,而产,生,生更,多,多的,蒸,蒸汽,；,；,传热,推,推动,力,力依,次,次减,小,小,；,K,依次,减,减小,；,；,并流多效蒸发,三多效,蒸,蒸发,器,器,优、,缺,缺点,：,：,料,料液,需,需用,泵,泵送,入,入下,一,一效,；,；,传热,推,推动,力,力较,为,为均,匀,匀,；,2.,逆流,流,流程,：,：,蒸汽,流,流动,方,方向,：,：,321,溶液,流,流动,方,方向,：,：,1,2,3,逆流,多,多效,蒸,蒸发,三多效,蒸,蒸发,器,器,P,1,2,3,各效,独,独立,进,进料,，,，传,热,热状,况,况均,较,较好,；,；,物,料,料停,留,留时,间,间较,短,短,3.,平流,流,流程,：,：,平流,流,流程,优,优、,缺,缺点,：,：,适于,：,：,粘,度,度随,温,温度,和,和浓,度,度变,化,化较,大,大的,溶,溶液,蒸,蒸发,三多效,蒸,蒸发,器,器,4.,错流,流,流程,：,：,P,二次蒸汽,1,2,3,本流,程,程的,特,特点,是,是在,各,各效,间,间兼,用,用并,流,流和,逆,逆流,加,加料,法,法。,优、缺点：, 兼有并、逆流的优点；,操作复杂,；,适于：,料液粘度随浓度显著增加的场合。,溶液流向：,3,1,2,或,2,3,1,蒸汽流向：,123,三多效,蒸,蒸发,器,器,（二,）,）多,效,效蒸,发,发的,经,经济,性,性及,效,效数,限,限制,1.,加热,蒸,蒸汽,的,的经,济,济性,效数,单效,双效,三效,四效,五效,（,D/W,）,min,的理论值,1,0.5,0.33,0.25,0.2,（,D/W,）,min,的实测值,1.1,0.57,0.4,0.3,0.27,多效,蒸,蒸发,单,单位,生,生蒸,汽,汽消,耗,耗量,D/W,比单,效,效蒸,发,发小,，,，操作,费,费比,单,单效,蒸,蒸发,小,小；,说明,蒸,蒸发,同,同样,数,数量,的,的水,分,分，,采,采用,多,多效,蒸,蒸发,时,时为,小,小，,可,可节,省,省生,蒸,蒸汽,用,用量,，,，提,高,高生,蒸,蒸汽,的,的利,用,用率,。,三多效,蒸,蒸发,器,器,2.,多效,蒸,蒸发,效,效数,的,的限,制,制,设备,的,的费,用,用是随,着,着效,数,数的,增,增加,而,而增,加,加的,；,；,随着,效,效数,的,的增,多,多，,（,（,D/W,）,min,下降,的,的幅,度,度不,断,断减,小,小,；,；,技术,上,上的,限,限制,注：必须,对,对设,备,备费,和,和操,作,作费,进,进行,权,权衡,以,以决,定,定合,理,理的,效,效数,。,。,效数,不,不能,随,随意,增,增加,，,，一,般,般常,见,见,23,效。,三多效,蒸,蒸发,器,器,蒸发,的,的过,程,程是,一,一耗,能,能较,大,大的,单,单元,操,操作,，,，而,蒸,蒸发,过,过程,的,的主,要,要热,源,源为,加,加热,蒸,蒸汽,，,，因,此,此，,如,如何,提,提高,加,加热,蒸,蒸汽,的,的经,济,济效,率,率，,是,是蒸,发,发操,作,作节,能,能的,重,重要,途,途径,。,。,1.,二次,蒸,蒸汽,的,的部,分,分利,用,用,（,额外,蒸,蒸汽,的,的引,出,出,）,将蒸,发,发器,蒸,蒸出,的,的二,次,次蒸,汽,汽引,出,出作,其,其他,加,加热,设,设备,的,的热,源,源，,则,则此,二,二次,蒸,蒸汽,称,称为,额,额外,蒸,蒸汽,四节能,措,措施,2.,冷凝,水,水显,热,热的,利,利用,在多,效,效蒸,发,发操,作,作中,，,，将冷,凝,凝水,减,减压,至,至后,一,一效,加,加热,蒸,蒸汽,的,的压,力,力，冷,凝,凝水,必,必因,自,自蒸,发,发而,产,产生,一,一部,分,分蒸,汽,汽，,这,这部,分,分蒸,汽,汽和,前,前一,效,效的,二,二次,蒸,蒸汽,一,一起,作,作为,后,后一,效,效的,加,加热,蒸,蒸汽,，,，从,而,而提,了,了生,蒸,蒸汽,的,的经,济,济程,度,度。,四节能,措,措施,3.,二次,蒸,蒸汽,的,的再,压,压缩,（,（热,泵,泵蒸,发,发）,热泵,蒸,蒸发,器,器是,对,对二,次,次蒸,汽,汽作,功,功，,提,提高,其,其压,力,力，,从,从而,提,提高,其,其饱,和,和温,度,度，,再,再送,回,回远,蒸,蒸发,器,器中,作,作为,加,加热,蒸,蒸汽,。,。,热泵,蒸,蒸发,流,流程,用,用于,蒸,蒸发,沸,沸点,升,升高,小,小的,溶,溶液,时,时较,为,为有,利,利，,对,对沸,点,点升,高,高较,大,大的,不,不适,用,用,四节能,措,措施,谢谢,！,！,！,！,演讲,完,完毕,，,，谢,谢,谢观,看,看！,